熔融尿素升压泵故障处理

张朋朋，毋喜变，高慧洋

（河南煤化集团中原大化公司，河南濮阳 457004）

河南煤化集团中原大化公司三胺三厂为年产30kt三聚氰胺装置，其中的熔融尿素升压泵（P8102A／B）是将熔融尿素送到反应器给料泵P8103A／B，升压至8.0MPa送入反应器，尿素在反应器内发生热解反应生成三聚氰胺。其主要参数／描述如下：

名称 熔融尿素升压泵

位号 P8102A／B

介质 熔融尿素

温度 145℃

压力 0.76MPa

流量 36m3／h

型号 CPK－HX－C50－200

轴功率 13.5kW

2011年的三季度，三胺三厂的尿液升压泵P8102A／B运行极不稳定，从7 月21 日至9 月15日，共计发生故障12次，严重影响到三胺装置的长周期运行。从现象上看，问题主要集中在轴承损坏、轴变形扭曲、断轴、叶轮脱落、机封泄漏、介质进入轴承箱等情况，特别是在9 月11日到15日间，连续三次断轴。设备故障率为装置开车以来最高。

1 故障情况及经过

①7月21 日，P8102B 检修时发现轴承损坏，轴弯曲；②8月2日，P8102B轴断成三截，更换轴、轴承、机封后回装；③8 月14 日，P8102A 发现断轴，更换轴、轴承、机封后回装；④8 月16 日，P8102A 机封大量泄漏，发现叶轮背帽有松动；⑤8月19日，P8102B机封大量泄漏，打开泵体后发现叶轮背帽处泄漏，更换机封和叶轮背帽的四氟垫；⑥8 月28 日，P8102B发现叶轮背帽卡住叶轮，导致盘不动车；⑦8 月29 日，P8102A 发现轴承已损坏，轴弯曲，工艺介质进入轴承箱；⑧8 月29日，P8102B发现轴承损坏、断轴；⑨9月7日，P8102B 发现介质进入轴承箱，轴承损坏，更换轴承、机封后回装；⑩9月11日，P8102A 发现断轴；9月11 日，P8102B 发现断轴（引起浓缩系统停车）；9月15日，P8102A 再次断轴。

2 所做的工作

从7月21日第一次出现故障开始，三胺事业部就采取了各种措施，巡检频率改为半小时一次，同时，对轴承箱进行通工厂风在线降温等手段加强防范。

从设备检修和损坏部件的情况看，引起泵故障的原因主要有二种，一是叶轮脱落；二是轴由装机封轴套段台阶处断裂（如图1、2）。

图1 断轴情况之一

图2 断轴情况之二

叶轮松动和脱落会造成泵振动大，引起机封泄漏、介质进入轴承箱、轴承损坏等故障，叶轮松动还会使叶轮和泵壳摩擦，轴受扭力增大，造成泵轴在最薄弱的地方（带键槽装叶轮段）扭曲变形。在前期的检修过程中，三胺事业部采用对叶轮背帽和叶轮点焊的措施，解决了叶轮松动脱落问题。

泵轴在出现裂纹直至完全断开的过程中，泵振动逐渐加大，也会引起机封泄漏、介质进入轴承箱、轴承损坏等故障。

3 断轴原因分析

该泵在几年前就进行了国产化改造，以前的运转整体稳定。经采供部确认，泵轴材料为316不锈钢，能够满足性能要求，并且断轴也没有出现腐蚀痕迹。泵轴各方面尺寸也没有变化，轴强度能够满足使用要求，据检修人员介绍，安装程序也都和原先一样。结合最近几次泵轴从同一部位断开的现象，大家把疑点集中在泵轴加工工艺上。通过对断轴进行认真观察，发现加工时的退刀槽（装轴承部位和装机封轴套部位的台阶处）较大，该处是应力集中区，容易产生裂纹，一旦产生裂纹，泵轴在运行过程中受交变应力影响，裂纹会逐步扩展，直至断裂。

因此，该处台阶在加工时应实行圆弧过渡，防止应力集中。同时，轴在加工时还必须使用锻件。从当前的断轴情况分析，制造厂家忽略了这些细节。

4 采取的措施

（1）由采供部与供货厂家联系、交流，对泵轴的加工工序是否变化（包括是否采用锻件）、加工人员是否变化（是否频繁更换加工人员）等进行确认，对制造厂家选用的材质情况进行核实，必要时可以重新更换制造厂家。

（2）工艺巡检上要加强监护，对运行泵轴承温度、振动值变化情况进行记录。

（3）泵轴目前易断部位加粗3mm，减少轴径急剧变化，增加强度；台阶处圆滑过渡，减少应力集中；轴同油封配合部位直径尺寸选配好。以上尺寸调整后，加工图纸的数据要固定下来，不要来回改动。

（4）备件方面，消耗后要及时补充，关键的泵轴至少要保证有一根库存量，机封要保证两套的库存量。

5 取得的效果

从2011年9月底到现在，泵轴改造后，已经运行了一年多的时间，没有再出现过断轴现象，机封泄漏的情况也很少出现。设备运转稳定，温度、压力等参数也都正常，取得了良好的效果。